JP6175038B2 - SiC dispersion oil for metal processing - Google Patents
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Description
本発明は、金属加工用ＳｉＣ分散油に係り、特に、金属製品の微細孔に対して研磨加工等を施す際に、加工油として好適に用いられるものに関するものである。 The present invention relates to a SiC-dispersed oil for metal processing, and in particular, relates to an oil that can be suitably used as a processing oil when polishing or the like is performed on fine holes of a metal product.
従来より、金属製品やセラミック製品に対して切削加工や研削加工、研磨加工等を施す際には、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）の微粉等を砥粒として含む切削剤等が広く用いられており、そのような切削剤等に関しては、様々なものが提案されている。 Conventionally, when performing cutting, grinding, polishing, etc. on metal products and ceramic products, cutting agents containing fine particles of SiC (silicon carbide) as abrasive grains have been widely used. Various types of cutting agents have been proposed.
例えば、特許文献１（特開昭５６−１４５９６８号公報）においては、特にハイポイドギアやスパイラルベベルギア等の傘歯車のラップ加工に好適に用いられるラップ剤として、基剤としての鉱油、油脂、脂肪酸、エステルの１種または２種以上のほかに研磨剤粒子、有機ベントナイトおよび界面活性剤を含有することを特徴とするラップ剤が、提案されている。 For example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-145968), mineral oil, fats and oils, esters as bases are particularly used as wrapping agents preferably used for lapping of bevel gears such as hypoid gears and spiral bevel gears. A lapping agent characterized by containing abrasive particles, organic bentonite and a surfactant in addition to one or more of the above has been proposed.
また、特許文献２（特開平９−５９６６６号公報）においては、ワークである半導体単結晶インゴットをワイヤーソーやバンドソーにより切断する際に、分散剤である有機ベントナイト、水溶化剤である非イオン系界面活性剤、潤滑剤であるパラフィン系炭化水素、および防錆剤であるりん酸塩またはケイ酸塩からなる組成の切削液に、砥粒を分散させてなる分散液を切削剤（スラリー）として用いるワークの切断方法が、提案されている。 In Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-59666), when a semiconductor single crystal ingot as a workpiece is cut with a wire saw or a band saw, an organic bentonite as a dispersant and a nonionic system as a water solubilizer are used. As a cutting agent (slurry), a dispersion obtained by dispersing abrasive grains in a cutting fluid having a composition comprising a surfactant, a paraffinic hydrocarbon as a lubricant, and a phosphate or silicate as a rust inhibitor. A work cutting method to be used has been proposed.
ところで、近年では、金属製品等に設けられた微細孔（孔径：数十μｍ〜１ｍｍ程度）の内壁（側壁）を研磨するに際して、砥粒流動加工法や高速流動研磨法等と称される加工法（以下、砥粒流動加工法と総称する）が採用されるようになってきている。この砥粒流動加工法とは、一般に、切削油に砥粒を分散させてなるスラリー状の加工液を、被加工物である金属製品の微細孔内に所定の流速で流し込むことにより、微細孔の内壁（側壁）における凹凸や傷を削り取って、滑らかな面を形成する加工法である。 By the way, in recent years, when polishing the inner wall (side wall) of a fine hole (hole diameter: about several tens of μm to 1 mm) provided in a metal product or the like, processing called an abrasive fluidized processing method or a high-speed fluidized polishing method is used. The method (hereinafter collectively referred to as the abrasive fluidized processing method) has come to be adopted. In general, the abrasive flow processing method is a method in which a slurry-like processing liquid in which abrasive grains are dispersed in a cutting oil is poured into a fine hole of a metal product, which is a workpiece, at a predetermined flow rate, thereby forming a fine hole. This is a processing method for scraping irregularities and scratches on the inner wall (side wall) of the steel to form a smooth surface.
しかしながら、そのような砥粒流動加工法における加工液として、ＳｉＣ微粉を含む従来の切削剤や加工油を使用すると、液中でのＳｉＣの沈降が速いために配管で目詰まりを生じたり、また、沈降から日数が経過すると、沈降によって生じたＳｉＣからなる沈殿層（スラリーケーキ）が固くなることから、加工液を貯蔵しているタンク内に生じたスラリーケーキを再分散させるために大きな労力が必要とされる。加えて、従来の切削剤等には、精密な孔加工を目的とする砥粒流動加工法に適用する上で、ＳｉＣ微粉の凝集によって加工対象である孔や吐出ノズル等に目詰まりを生じ、その結果、加工精度を悪化させるという問題も内在していたのである。 However, when a conventional cutting agent or processing oil containing SiC fine powder is used as a processing fluid in such an abrasive fluidized processing method, the pipe is clogged because SiC settles quickly in the liquid. When the number of days has elapsed since the settling, the precipitated layer (slurry cake) made of SiC generated by the settling becomes hard, so a great effort is required to redisperse the slurry cake generated in the tank storing the processing liquid. Needed. In addition, conventional cutting agents and the like, when applied to the abrasive flow processing method for precise hole processing, clogging the holes and discharge nozzles to be processed due to the aggregation of SiC fine powder, As a result, the problem of deteriorating machining accuracy was also inherent.
ここにおいて、本発明は、そのような事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、ＳｉＣ微粉の分散性が長期間に亘って良好な状態で維持される金属加工用ＳｉＣ分散油を提供することにある。 Here, the present invention has been made in the background of such circumstances, and the problem to be solved is that the dispersibility of the SiC fine powder is maintained in a good state over a long period of time. It is providing the SiC dispersion oil for metal processing.
そして、本発明は、かかる課題を解決するために、基油としての鉱物油及び／又は合成油に対してＳｉＣ微粉が配合されてなる金属加工用ＳｉＣ分散油にして、ｉ）無機系分散剤として、ａ）有機セピオライト、及びｂ）有機ベントナイト又は疎水性シリカを、０．５〜２０重量％の割合において含有し、且つ、無機系分散剤として選択されたもののうちの一種が、無機系分散剤の全量に対して２０〜８０重量％の割合を占めており、ii）非イオン界面活性剤として、多価アルコールアルキレンオキシド付加物と脂肪酸とのエステル化物、又は、多価アルコール脂肪酸エステルのアルキレンオキシド付加物を、０．５〜１０重量％の割合において含有する、ことを特徴とする金属加工用ＳｉＣ分散油を、その要旨とするものである。
In order to solve such problems, the present invention provides a SiC dispersion oil for metal processing in which SiC fine powder is blended with mineral oil and / or synthetic oil as a base oil, and i) an inorganic dispersant. as, a) an organic sepiolite, and b) an organic bentonite or hydrophobic silica mosquitoes, containing in proportion of 0.5 to 20 wt%, and, a kind of those selected as the inorganic dispersant, inorganic It accounts for 20 to 80% by weight of the total amount of the dispersant, and ii) as a nonionic surfactant, an esterified product of a polyhydric alcohol alkylene oxide adduct and a fatty acid, or a polyhydric alcohol fatty acid ester. A gist of the SiC-dispersed oil for metalworking is characterized by containing an alkylene oxide adduct in a proportion of 0.5 to 10% by weight.
なお、そのような本発明に従う金属加工用ＳｉＣ分散油においては、好ましくは、前記ＳｉＣ微粉の含有量が５〜５０重量％である。 In the SiC dispersion oil for metal working according to the present invention, the content of the SiC fine powder is preferably 5 to 50% by weight.
このように、本発明に従う金属加工用ＳｉＣ分散油にあっては、鉱物油及び／又は合成油からなる基油に対して、砥粒としてのＳｉＣ微粉と共に、所定の無機系分散剤の二種と、所定の非イオン界面活性剤とが配合されて、構成されているところから、ＳｉＣの分散性が長期間に亘って良好な状態で維持されるものとなっているのである。従って、本発明に係る金属加工用ＳｉＣ分散油は、例えば、砥粒流動加工法に従って金属製品の微細孔を加工する際の加工液として、有利に採用されることとなるのである。
As described above, in the SiC dispersion oil for metal processing according to the present invention, two kinds of predetermined inorganic dispersants together with SiC fine powder as abrasive grains with respect to the base oil composed of mineral oil and / or synthetic oil. And a predetermined nonionic surfactant are blended and configured, so that the dispersibility of SiC is maintained in a good state over a long period of time. Therefore, the SiC dispersion oil for metal processing according to the present invention is advantageously employed as a processing liquid when processing fine holes of a metal product according to, for example, an abrasive flow processing method.
ところで、本発明に従う金属加工用ＳｉＣ分散油においては、基油として、鉱物油及び／又は合成油が用いられることとなるが、本発明においては、従来より各種の機械油として使用されている鉱物油及び合成油が、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、何れも使用することが可能である。本発明においては、鉱物油として、４０℃での動粘度（４０℃動粘度）が、好ましくは５〜５０ｍｍ2 ／ｓの範囲内にあるもの、より好ましくは８〜３６ｍｍ2 ／ｓの範囲内にあるものが、使用される。また、本発明において用いられる合成油としては、α−オレフィン、脂肪酸エステル、二塩基酸エステル等を、例示することが出来る。そのような鉱物油及び合成油のうちの一種又は二種以上のものが、本発明において基油として使用されることとなる。 By the way, in the SiC dispersion oil for metal working according to the present invention, mineral oil and / or synthetic oil is used as the base oil. In the present invention, minerals conventionally used as various machine oils are used. Any oil and synthetic oil can be used as long as they do not impair the object of the present invention. In the present invention, the mineral oil has a kinematic viscosity at 40 ° C. (40 ° C. kinematic viscosity) of preferably 5 to 50 mm 2 / s, more preferably 8 to 36 mm 2 / s. What is in is used. Examples of the synthetic oil used in the present invention include α-olefins, fatty acid esters, dibasic acid esters and the like. One or more of such mineral oils and synthetic oils will be used as the base oil in the present invention.
また、基油に配合される、砥粒としてのＳｉＣ（シリコンカーバイド）微粉について、その粒度は、最終的に得られる金属加工用ＳｉＣ分散油（以下、適宜「ＳｉＣ分散油」或いは「分散油」ともいう）の用途に応じて適宜、決定されることとなる。一般には、粒度が８００番〜３０００番のＳｉＣ微粉が用いられ、好ましくは粒度が１５００番〜２５００番のＳｉＣ微粉が用いられる。粒度が８００番未満のＳｉＣ微粉を用いて得られるＳｉＣ分散油にあっては、例えば、砥粒流動加工法における加工液として用いた場合に、加工不良を引き起こす恐れがあり、その一方、粒度が３０００番を超えるＳｉＣ微粉を用いたＳｉＣ分散油は、前述の砥粒流動加工法において、加工効率を悪化させる恐れがある。なお、上述したＳｉＣの粒度は、ＪＩＳ−Ｒ−６００１：1998「研削といし用研磨材の粒度」において、「精密研磨用微粉」について区分されたものを意味するものである。 Moreover, about the SiC (silicon carbide) fine powder as an abrasive grain mix | blended with base oil, the particle size is the SiC dispersion oil for metal processing finally obtained (henceforth "SiC dispersion oil" or "dispersion oil" suitably). In other words, it is determined as appropriate according to the application. In general, SiC fine powder having a particle size of 800 to 3000 is used, and preferably SiC fine powder having a particle size of 1500 to 2500 is used. In the SiC dispersion oil obtained by using SiC fine powder having a particle size of less than 800, for example, when used as a processing liquid in the abrasive fluidizing method, there is a risk of causing processing failure, while the particle size is The SiC dispersion oil using SiC fine powder exceeding 3000 is likely to deteriorate the processing efficiency in the above-described abrasive flow processing method. In addition, the particle size of SiC mentioned above means what was classified about "fine powder for precision grinding | polishing" in JIS-R-6001: 1998 "Grain size of abrasives for grinding wheel".
そのようなＳｉＣ微粉は、本発明の金属加工用ＳｉＣ分散油において、好ましくは５〜５０重量％の割合となるように、より好ましくは１５〜４０重量％の割合となるように、基油に対して配合される。ＳｉＣ微粉の含有量が５重量％未満のＳｉＣ分散油にあっては、例えば、砥粒流動加工法における加工液として用いた場合に、加工不良を引き起こす恐れがある。その一方で、ＳｉＣ微粉の含有量が５０重量％を超えるＳｉＣ分散油は、前述の砥粒流動加工法において、加工液としてのＳｉＣ分散油を循環利用することが困難となる恐れがある。 In the SiC dispersion oil for metalworking of the present invention, such SiC fine powder is preferably added to the base oil so as to have a ratio of 5 to 50% by weight, more preferably 15 to 40% by weight. Is blended. In the SiC dispersion oil having a SiC fine powder content of less than 5% by weight, for example, when used as a processing liquid in an abrasive flow processing method, processing defects may be caused. On the other hand, the SiC dispersion oil in which the content of the SiC fine powder exceeds 50% by weight may make it difficult to circulate and use the SiC dispersion oil as the processing liquid in the above-described abrasive fluidizing method.
本発明に係る金属加工用ＳｉＣ分散油には、無機系分散剤が配合される。無機系分散剤とは、従来より様々な金属加工用ＳｉＣ分散油等に用いられているものであって、鉱物や合成物より得られる、分散機能を有する無機物を主体とするものである。そのような無機系分散剤の中には、種々の溶媒への相溶性を向上させるべく、有機処理によって変性されたものもある。本発明の金属加工用ＳｉＣ分散油においては、そのような各種の無機系分散剤の中でも、特に、ａ）有機セピオライト、及びｂ）有機ベントナイト又は疎水性シリカが、配合される。そのような特定の無機系分散剤の二種と、後述する特定の非イオン界面活性剤とを併用することにより、本発明に従う金属加工用ＳｉＣ分散油にあっては、ＳｉＣ微粉の分散性が長期間に亘って良好な状態で維持されるのである。なお、上記した無機系分散剤のうちの一種のみを用いた場合、ＳｉＣ微粉の分散性を長期間に亘って良好な状態で維持するためには、ＳｉＣ分散油中の無機系分散剤の含有量を多くする必要があり、その結果、ＳｉＣ分散油の粘性が大きくなり、上述の砥粒流動加工法において加工液として使用する場合に循環利用が困難となる恐れがある。また、上記した無機系分散剤のうちの一種のみを用いたＳｉＣ分散油は、粘性の経時変化が大きいため、種々の金属加工において使用すると、加工精度に悪影響を及ぼす恐れがある。
An inorganic dispersant is blended with the SiC dispersion oil for metal processing according to the present invention. The inorganic dispersant is conventionally used in various SiC dispersion oils for metalworking, and is mainly composed of an inorganic substance having a dispersing function obtained from a mineral or a synthetic material. Some of these inorganic dispersants have been modified by organic treatment to improve compatibility with various solvents. In metal working SiC dispersed oil of the present invention, among such various inorganic dispersants, in particular, a) an organic sepiolite, and b) organic bentonite or hydrophobic silica mosquito is formulated. By using two kinds of such specific inorganic dispersants in combination with a specific nonionic surfactant described later, the SiC fine powder for metalworking according to the present invention has a dispersibility of SiC fine powder. It is maintained in a good state for a long time. In addition, when only one of the above inorganic dispersants is used, in order to maintain the dispersibility of the SiC fine powder in a good state over a long period of time, the inclusion of the inorganic dispersant in the SiC dispersion oil It is necessary to increase the amount, and as a result, the viscosity of the SiC dispersion oil increases, and there is a possibility that circulation use may be difficult when used as a processing liquid in the above-described abrasive fluidizing method. In addition, SiC dispersion oil using only one of the inorganic dispersants described above has a large viscosity change with time, and therefore, when used in various metal processing, there is a risk of adversely affecting the processing accuracy.
本発明において用いられる無機系分散剤のうち、先ず、有機セピオライトとは、繊維状形態を有する粘土鉱物であるセピオライトを、有機物によって変性して得られるものである。本発明において使用可能な有機セピオライトとしては、楠本化成株式会社が販売するPangel B5 、Pangel B10、Pangel B20、Pangel B40（以上、商品名）等を例示することが出来る。また、有機ベントナイトとは、ベントナイト粘土を第四級アンモニウムイオン等で変性して得られる有機誘導体であり、具体的には、エスベンN400、エスベンNX、エスベンNX80（商品名、株式会社ホージュン製）や、BENTONE （商品名、Elementis Plc 社（英国）製）等を、例示することが出来る。更に、疎水性シリカとは、親水性シリカをシラン又はシロキサンにて処理することによって得られるものであり、具体的には、AEROSIL R 812 、AEROSIL R 812 S 、AEROSIL R 816 、AEROSIL R 972 （以上、商品名。日本アエロジル株式会社製。）等を、例示することが出来る。 Among the inorganic dispersants used in the present invention, first, organic sepiolite is obtained by modifying sepiolite, which is a clay mineral having a fibrous form, with an organic substance. Examples of the organic sepiolite that can be used in the present invention include Pangel B5, Pangel B10, Pangel B20, Pangel B40 (trade name) and the like sold by Enomoto Kasei Co., Ltd. Organic bentonite is an organic derivative obtained by modifying bentonite clay with quaternary ammonium ions and the like. Specifically, Sben N400, Sven NX, Sven NX80 (trade name, manufactured by Hojun Co., Ltd.) , BENTONE (trade name, manufactured by Elementis Plc (UK)) and the like. Further, the hydrophobic silica is obtained by treating hydrophilic silica with silane or siloxane. Specifically, AEROSIL R 812, AEROSIL R 812 S, AEROSIL R 816, AEROSIL R 972 (or more) , Trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) and the like.
上述したａ）有機セピオライト、及びｂ）有機ベントナイト又は疎水性シリカが、本発明においては無機系分散剤として使用されることとなるが、本発明の金属加工用ＳｉＣ分散油においては、無機系分散剤として選択されたもののうちの一種が、無機系分散剤の全量に対して２０〜８０重量％の割合において、好ましくは３０〜７０重量％の割合において、使用される。無機系分散剤の全量に対して、無機系分散剤として選択されたもののうちの一種の割合が２０重量％未満である場合や、８０重量％を超える場合にあっては、ＳｉＣ分散油の粘性が大きくなりすぎたり、或いは小さくなりすぎたりするために、取扱い性が悪化したり、分散油中におけるＳｉＣ微粉の沈降速度が速くなる恐れがある。
Above a) organic sepiolite, and b) organic bentonite or hydrophobic silica mosquitoes, in the present invention but would be used as an inorganic dispersing agent, the metal working SiC dispersed oil of the present invention, inorganic One of the selected dispersants is used in a proportion of 20 to 80% by weight, preferably 30 to 70% by weight, based on the total amount of the inorganic dispersant. When the proportion of one kind of inorganic dispersant selected as the inorganic dispersant is less than 20% by weight or more than 80% by weight with respect to the total amount of the inorganic dispersant, the viscosity of the SiC dispersed oil Since it becomes too large or too small, the handleability may be deteriorated, or the sedimentation rate of SiC fine powder in the dispersed oil may be increased.
本発明の金属加工用ＳｉＣ分散油に配合される二種の無機系分散剤の全量（総量）は、分散油において、０．５〜２０重量％の割合となるように、好ましくは１．０〜１０重量％の割合となるように、調製される。無機系分散剤の全量の配合割合が０．５重量％未満である分散油は、ＳｉＣ微粉の分散性が不十分であり、その一方で、２０重量％を超えると、分散油の粘性が増大して取扱い性が悪化する恐れがある。
The total amount of two kinds of inorganic dispersing agent to be incorporated in the metalworking SiC dispersed oil of the present invention (total amount), in the dispersed oil, so that the proportion of 0.5 to 20 wt%, preferably 1.0 It is prepared so that it may become a ratio of 10 weight%. The dispersion oil in which the blending ratio of the total amount of the inorganic dispersant is less than 0.5% by weight has insufficient dispersibility of the SiC fine powder, while if it exceeds 20% by weight, the viscosity of the dispersion oil increases. As a result, the handleability may deteriorate.
本発明に係る金属加工用ＳｉＣ分散油においては、上述した所定の二種の無機系分散剤と共に、非イオン界面活性剤として、多価アルコールアルキレンオキシド付加物と脂肪酸とのエステル化物、又は、多価アルコール脂肪酸エステルのアルキレンオキシド付加物が配合されて、構成されている。上記した所定の二種の無機系分散剤と、特定の非イオン界面活性剤とを併用することにより、本発明の金属加工用ＳｉＣ分散油は、ＳｉＣの分散性が長期間に亘って良好な状態で維持されるのである。
In metal working SiC dispersed oil according to the present invention, a predetermined two inorganic dispersants described above, as a nonionic surfactant, ester of polyhydric alcohol alkylene oxide adduct and a fatty acid, or a multi An alkylene oxide adduct of a monohydric alcohol fatty acid ester is blended and configured. And predetermined two kinds of inorganic dispersants described above, the combined use of a specific nonionic surfactant, metal working SiC dispersed oil of the present invention, good in dispersibility of SiC over a long period of time It is maintained in a state.
ここで、多価アルコールアルキレンオキシド付加物と脂肪酸とのエステル化物とは、多価アルコールにアルキレンオキシドを付加することによって得られる付加物と、脂肪酸とをエステル化せしめることによって、合成されるものである。また、多価アルコール脂肪酸エステルのアルキレンオキシド付加物とは、多価アルコールと脂肪酸とをエステル化せしめた後、かかるエステルにアルキレンオキシドを付加させることによって、合成されるものである。 Here, the esterified product of a polyhydric alcohol alkylene oxide adduct and a fatty acid is synthesized by esterifying an adduct obtained by adding an alkylene oxide to a polyhydric alcohol and a fatty acid. is there. An alkylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester is synthesized by esterifying a polyhydric alcohol and a fatty acid and then adding an alkylene oxide to the ester.
そのような非イオン界面活性剤を合成する際に使用される各原料に関して、先ず、多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、デカンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ジグリセリン、ネオペンチルアルコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、マンニトール等を、例示することが出来る。それらの中でも、本発明においては、グリコール、ジグリセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタンが有利に使用される。 Regarding each raw material used when synthesizing such a nonionic surfactant, first, as the polyhydric alcohol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, pentanediol, hexanediol, Examples include decanediol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, diglycerin, neopentyl alcohol, pentaerythritol, dipentaerythritol, sorbitol, sorbitan, mannitol and the like. Among these, glycol, diglycerin, pentaerythritol, dipentaerythritol, sorbitol, and sorbitan are advantageously used in the present invention.
また、脂肪酸としては、ヘキサン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸、リノール酸、リシノール酸、リノレン酸、ベヘニン酸、ウンデカン酸等を、例示することが出来る。それらの中でも、本発明においては、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸、オレイン酸が好ましく、特に好ましくはヘキサデカン酸、オレイン酸が使用される。 As fatty acids, hexanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, hexadecanoic acid, octadecanoic acid, oleic acid, linoleic acid, ricinoleic acid, linolenic acid, behenic acid, undecanoic acid, etc. It can be illustrated. Among these, in the present invention, dodecanoic acid, tetradecanoic acid, hexadecanoic acid, octadecanoic acid and oleic acid are preferred, and hexadecanoic acid and oleic acid are particularly preferred.
さらに、アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等を例示することが出来る。プロピレンオキシドについては、エチレンオキシドと併用することが好ましい。本発明においては、好ましくは、エチレンオキシドが単独で使用される。 Furthermore, examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide. Propylene oxide is preferably used in combination with ethylene oxide. In the present invention, ethylene oxide is preferably used alone.
上記の如き多価アルコール等を用いて、本発明に係る金属加工用ＳｉＣ分散油に配合される非イオン界面活性剤は合成される。具体的に、多価アルコールアルキレンオキシド付加物と脂肪酸とのエステル化物については、先ず、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＣｓＯＨ等のアルカリ金属触媒や、トリエチルアミン又はトリメチルアミン等のアミン触媒の存在下、温度：８０〜１８０℃、圧力：０〜０．６ＭＰａの条件にて、多価アルコールにアルキレンオキシドを付加させる。次いで、得られた多価アルコールアルキレンオキシド付加物と脂肪酸とを、ＫＯＨやＮａＯＨ等のアルカリ金属触媒、又は、硫酸、リン酸、次亜リン酸、ｐ−トルエンスルホン酸等の酸触媒を用いて、温度：８０〜２５０℃、圧力：０〜０．６ＭＰａの条件にて、脂肪酸と多価アルコールアルキレンオキシド付加物とを、脂肪酸：多価アルコールアルキレンオキシド付加物＝１：１〜１：６のモル比において反応させることにより、目的とする、多価アルコールアルキレンオキシド付加物と脂肪酸とのエステル化物を合成することが可能である。 Using the polyhydric alcohol as described above, the nonionic surfactant blended in the SiC dispersion oil for metal processing according to the present invention is synthesized. Specifically, for the esterified product of a polyhydric alcohol alkylene oxide adduct and a fatty acid, first, in the presence of an alkali metal catalyst such as KOH, NaOH, CsOH, or an amine catalyst such as triethylamine or trimethylamine, temperature: 80 to 180 Alkylene oxide is added to the polyhydric alcohol under the conditions of ° C and pressure: 0 to 0.6 MPa. Subsequently, the obtained polyhydric alcohol alkylene oxide adduct and fatty acid are used using an alkali metal catalyst such as KOH or NaOH, or an acid catalyst such as sulfuric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, p-toluenesulfonic acid or the like. , Temperature: 80 to 250 ° C., pressure: 0 to 0.6 MPa, fatty acid and polyhydric alcohol alkylene oxide adduct, fatty acid: polyhydric alcohol alkylene oxide adduct = 1: 1 to 1: 6 By reacting at a molar ratio, it is possible to synthesize a target esterified product of a polyhydric alcohol alkylene oxide adduct and a fatty acid.
また、多価アルコール脂肪酸エステルのアルキレンオキシド付加物については、先ず、多価アルコールと脂肪酸とを反応させて、多価アルコール脂肪酸エステルを得る。かかるエステル化は、上記した多価アルコールアルキレンオキシド付加物と脂肪酸とのエステル化と同様の条件にて実施される。次いで、多価アルコール脂肪酸エステルにアルキレンオキシドを付加せしめることにより、目的とする多価アルコール脂肪酸エステルのアルキレンオキシド付加物が得られるのである。そこにおいて、多価アルコール脂肪酸エステルへのアルキレンオキシドの付加は、上述した多価アルコールへのアルキレンオキシドの付加と同様の条件にて実施される。 Moreover, about the alkylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester, a polyhydric alcohol and a fatty acid are first reacted to obtain a polyhydric alcohol fatty acid ester. Such esterification is carried out under the same conditions as in the esterification of the polyhydric alcohol alkylene oxide adduct and the fatty acid. Subsequently, the alkylene oxide addition product of the target polyhydric alcohol fatty acid ester is obtained by adding an alkylene oxide to the polyhydric alcohol fatty acid ester. There, the addition of alkylene oxide to the polyhydric alcohol fatty acid ester is carried out under the same conditions as the addition of alkylene oxide to the polyhydric alcohol described above.
なお、本発明の金属加工用ＳｉＣ分散油に配合される非イオン界面活性剤は、ＨＬＢ（親水親油バランス）値が７〜１８のものが好ましく、８〜１２のものがより好ましい。ＨＬＢ値が７より小さい非イオン界面活性剤、及び、ＨＬＢ値が１８より大きい非イオン界面活性剤では、ＳｉＣ微粉の分散不良を引き起こす恐れがある。本発明における非イオン界面活性剤としては、ＨＬＢ値が８〜１２である、多価アルコールエチレンオキシド付加物と脂肪酸とのモノエステル及びジエステルや、ソルビタン脂肪酸モノエステル又はジエステルのエチレンオキシド付加物等が、特に有利に用いられる。なお、本明細書におけるＨＬＢ値は、有機概念図に基づく小田式による計算値であり、この計算方法は、例えば「乳化・可溶化の技術」（昭和５１年、工学図書株式会社）に記載されている。また、ＨＬＢ値を導き出すための有機性値及び無機性値については、「有機概念図−基礎と応用−」（昭和５９年、三共出版株式会社）に記載の無機性基表（昭和４９年、藤田等の報告値）を用いて、算出可能である。 In addition, as for the nonionic surfactant mix | blended with the SiC dispersion | distribution oil for metal processing of this invention, the thing of 7-18 is preferable for a HLB (hydrophilic lipophilic balance) value, and the thing of 8-12 is more preferable. A nonionic surfactant having an HLB value smaller than 7 and a nonionic surfactant having an HLB value larger than 18 may cause poor dispersion of SiC fine powder. Examples of the nonionic surfactant in the present invention include monoesters and diesters of polyhydric alcohol ethylene oxide adducts and fatty acids, ethylene oxide adducts of sorbitan fatty acid monoesters or diesters, and the like, which have an HLB value of 8 to 12. It is advantageously used. In addition, the HLB value in this specification is a value calculated by the Oda formula based on the organic conceptual diagram, and this calculation method is described in, for example, “Emulsification / Solubilization Technology” (Showa 51, Engineering Books Co., Ltd.). ing. Moreover, about the organic value and inorganic value for deriving the HLB value, the inorganic base table (Showa 49, Showa 49, Sankyo Publishing Co., Ltd.) described in “Organic Conceptual Diagram—Basics and Applications”. It can be calculated using the reported values of Fujita et al.
本発明に従う金属加工用ＳｉＣ分散油においては、上述した基油、ＳｉＣ微粉、無機系分散剤及び非イオン界面活性剤に加えて、従来より金属加工用ＳｉＣ分散油に配合されている各種の成分を、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、配合することも可能である。そのような成分としては、防錆剤、消泡剤、油性剤、酸化防止剤等を、例示することが出来る。 In the SiC dispersion oil for metal working according to the present invention, in addition to the above-described base oil, SiC fine powder, inorganic dispersant and nonionic surfactant, various components conventionally blended in the SiC dispersion oil for metal working. Can be added as long as the object of the present invention is not impaired. Examples of such components include rust inhibitors, antifoaming agents, oiliness agents, antioxidants, and the like.
具体的に、防錆剤としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、及び、これらの脂肪酸アミド（例えば、ラウリン酸ジエタノールアミド、オレイン酸ジエタノールアミド）や、アルケニルコハク酸（例えば、オクテニルコハク酸、ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸）等を、例示することが出来る。そのような防錆剤は、分散油に、好ましくは２重量％以下の割合となるように配合される。 Specifically, examples of the rust inhibitor include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, and fatty acid amides thereof (for example, lauric acid diethanolamide, oleic acid diethanolamide). And alkenyl succinic acid (for example, octenyl succinic acid, dodecenyl succinic acid, pentadecenyl succinic acid) and the like. Such a rust preventive agent is preferably blended in the dispersion oil so as to have a ratio of 2% by weight or less.
また、消泡剤としては、シリコーン系消泡剤、ポリプロピレングリコール（非水溶性）、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル（非水溶性）等を、挙げることが出来る。消泡剤は、分散油に、好ましくは１重量％以下の割合となるように配合される。 Examples of the antifoaming agent include silicone-based antifoaming agents, polypropylene glycol (water-insoluble), and polypropylene glycol monoalkyl ether (water-insoluble). The antifoaming agent is blended in the dispersion oil so that the proportion is preferably 1% by weight or less.
さらに、油性剤としては、炭素数が８〜２２のアルキル若しくはアルケニルリン酸エステル塩［例えば、ラウリル酸エステル塩、パルミチルリン酸塩及びオレイルリン酸エステル塩（塩としてはアルカリ金属塩）］や、炭素数が１〜１２のアルキルアルコールアルキレンオキシド付加体（例えば、メタノール−プロピレンオキシド付加体、ブタノール−エチレンオキシド／プロピレンオキシドランダム付加体、ラウリルアルコール−エチレンオキシド／プロピレンオキシドランダム付加体等）等を、例示することが出来る。油性剤は、分散油に、好ましくは２重量％以下の割合となるように配合される。 Furthermore, as the oil agent, an alkyl or alkenyl phosphate ester salt having 8 to 22 carbon atoms [for example, lauryl ester salt, palmityl phosphate salt and oleyl phosphate ester salt (alkali metal salt as a salt)], carbon number 1 to 12 alkyl alcohol alkylene oxide adducts (eg, methanol-propylene oxide adduct, butanol-ethylene oxide / propylene oxide random adduct, lauryl alcohol-ethylene oxide / propylene oxide random adduct, etc.) and the like. I can do it. The oily agent is blended in the dispersion oil so that the ratio is preferably 2% by weight or less.
さらにまた、酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤［例えば、２，４−ジメチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、４，４−ブチリデン−ビス（６−ｔｅｒｔ−ブチルメタクレゾール）等］、アミン系酸化防止剤（例えばモノオクチルジフェニルアミン、ジオクチルフェニルアミン等）、ジアルキル（炭素数：１〜３６）ジチオリン酸亜鉛、ジアリル（炭素数：２〜３６）ジチオリン酸亜鉛、有機硫化物等を、例示することが出来る。酸化防止剤は、分散油に、好ましくは２重量％以下の割合となるように配合される。 Furthermore, as antioxidants, phenolic antioxidants [for example, 2,4-dimethyl-6-tert-butylphenol, 4,4-butylidene-bis (6-tert-butylmetacresol), etc.], amine series Examples of antioxidants (eg monooctyldiphenylamine, dioctylphenylamine, etc.), dialkyl (carbon number: 1-36) zinc dithiophosphate, diallyl (carbon number: 2-36) zinc dithiophosphate, organic sulfide, etc. I can do it. The antioxidant is blended in the dispersion oil so that the proportion is preferably 2% by weight or less.
以上、詳述した各成分を用いて、本発明に従う金属加工用ＳｉＣ分散油を調製するに際しては、所定量の基油に対して、二種の無機系分散剤を順次、添加し、３０〜６０℃にて均一になるまで混合し、次いで、非イオン界面活性剤を添加し、更に混合する。そして、最後に、ＳｉＣ微粉を投入して、全体として均一になるまで撹拌、混合することにより、本発明の金属加工用ＳｉＣ分散油が得られるのである。
As mentioned above, when preparing the SiC dispersion oil for metal working according to the present invention using each of the detailed components , two kinds of inorganic dispersants are sequentially added to a predetermined amount of the base oil, Mix until uniform at 60 ° C., then add nonionic surfactant and mix further. And finally, SiC fine powder is thrown in, and it stirs and mixes until it becomes uniform as a whole, The SiC dispersion | distribution oil for metal processing of this invention is obtained.
そして、そのようにして調製された金属加工用ＳｉＣ分散油にあっては、特定の無機系分散剤の二種と、特定の非イオン界面活性剤とが併用されているところから、ＳｉＣ微粉の分散性が長期間に亘って良好な状態で維持され得るのである。
And, in the SiC dispersion oil for metal processing thus prepared, since two kinds of specific inorganic dispersants and a specific nonionic surfactant are used in combination, Dispersibility can be maintained in good condition for a long period of time.
以下に、本発明の実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等が加え得るものであることが、理解されるべきである。 Some examples of the present invention will be shown below to clarify the present invention more specifically. However, the present invention is not limited by the description of such examples. Needless to say. In addition to the following examples, the present invention includes various changes and modifications based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention, in addition to the specific description described above. It should be understood that improvements and the like can be added.
下記表１に示す配合組成からなる９種類の金属加工用ＳｉＣ分散油（実施例１〜実施例５、比較例１〜比較例４）を調製した。なお、調製に際して使用した各成分は、以下の通りである。
・有機セピオライト：Pangel B20（商品名、楠本化成株式会社販売）
・有機ベントナイト：エスベンN400（商品名、株式会社ホージュン製）
・疎水性シリカ：AEROSIL R 812 （商品名、日本アエロジル株式会社製）
・非イオン界面活性剤ａ：ポリエチレングリコール脂肪酸ジエステル
（ＨＬＢ値：８．４）
・非イオン界面活性剤ｂ：ポリエチレングリコール脂肪酸ジエステル
（ＨＬＢ値：１０．４）
・非イオン界面活性剤ｃ：ソルビタン脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物
（ＨＬＢ値：９．６）
・非イオン界面活性剤ｄ：ラウリルアルコールエチレンオキシド付加体
（ＨＬＢ値：７）
・非イオン界面活性剤ｅ：ノニルフェノールエチレンオキシド（６モル）付加体
・ＳｉＣ微粉の粒度：２０００番
Nine types of SiC dispersion oils for metal working (Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4) having the composition shown in Table 1 below were prepared. In addition, each component used in the preparation is as follows.
・ Organic sepiolite: Pangel B20 (trade name, sold by Enomoto Kasei Co., Ltd.)
・ Organic bentonite: Sven N400 (trade name, manufactured by Hojun Co., Ltd.)
Hydrophobic silica: AEROSIL R 812 (trade name, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.)
Nonionic surfactant a: polyethylene glycol fatty acid diester
(HLB value: 8.4)
Nonionic surfactant b: polyethylene glycol fatty acid diester
(HLB value: 10.4)
-Nonionic surfactant c: ethylene oxide adduct of sorbitan fatty acid ester
(HLB value: 9.6)
Nonionic surfactant d: lauryl alcohol ethylene oxide adduct
(HLB value: 7)
-Nonionic surfactant e: Nonylphenol ethylene oxide (6 mol) adduct-Particle size of SiC fine powder: No. 2000
得られた９種類の分散油について、その性状を以下の各方法に従って測定した。各測定結果を、下記表１に併せて示す。 The properties of the obtained nine types of dispersed oils were measured according to the following methods. Each measurement result is combined with following Table 1, and is shown.
−３０℃粘度の測定−
３０℃に保持された分散油の粘度（ｍＰａ・ｓ）を、Ｂ型粘度計を用いて測定した。
-Measurement of viscosity at 30 ° C-
The viscosity (mPa · s) of the dispersion oil maintained at 30 ° C. was measured using a B-type viscometer.
−ＳｉＣ微粉の分散性−
１００ｍＬの分散油をメスシリンダー（容量：１００ｍＬ）に入れ、３０℃に保持した。かかる状態で、経日による分散油中のＳｉＣ微粉の分散性の変化を、上層として生ずるオイル層の量（オイル分離量）を測定することにより、確認した。なお、オイル分離量が少ないほど、ＳｉＣ微粉の分散性が良好に保たれていることを意味する。オイル分離量の測定は、メスシリンダーへの分散油の投入から７日経過後、及び、１４日経過後にそれぞれ行なった。
-Dispersibility of SiC fine powder-
100 mL of dispersed oil was put into a graduated cylinder (volume: 100 mL) and kept at 30 ° C. In this state, the change in the dispersibility of the SiC fine powder in the dispersed oil over time was confirmed by measuring the amount of oil layer (oil separation amount) generated as an upper layer. In addition, it means that the dispersibility of SiC fine powder is kept favorable, so that the amount of oil separation is small. The amount of oil separation was measured after 7 days and 14 days from the introduction of the dispersed oil into the graduated cylinder.
かかる表１の結果からも明らかなように、本発明に従う金属加工用ＳｉＣ分散油（実施例１〜実施例５）にあっては、砥粒であるＳｉＣ微粉の分散性が、長期間に亘って良好な状態で維持されることが認められた。即ち、本発明の金属加工用ＳｉＣ分散油は、ＳｉＣからなる沈殿層（スラリーケーキ）を生じ難いものであるところから、種々の金属加工に用いた際に、良好な作業効率を確保し得るものとなっているのである。また、ＳｉＣ微粉の凝集が生じないため、例えば、砥粒流動加工法における加工液として用いた場合には、加工対象である孔や吐出ノズル等に目詰まりを発生される恐れがなく、良好な生産効率を確保し得るのである。 As is clear from the results of Table 1, in the SiC dispersion oil for metal working (Examples 1 to 5) according to the present invention, the dispersibility of SiC fine powder as abrasive grains is long-term. And maintained in good condition. That is, since the SiC dispersion oil for metal processing of the present invention is difficult to produce a precipitation layer (slurry cake) made of SiC, it can ensure good working efficiency when used for various metal processing. It is. In addition, since no agglomeration of SiC fine powder occurs, for example, when used as a processing liquid in an abrasive flow processing method, there is no risk of clogging occurring in holes or discharge nozzles to be processed. Production efficiency can be secured.
Claims (2)
無機系分散剤として、ａ）有機セピオライト、及びｂ）有機ベントナイト又は疎水性シリカを、０．５〜２０重量％の割合において含有し、且つ、無機系分散剤として選択されたもののうちの一種が、無機系分散剤の全量に対して２０〜８０重量％の割合を占めており、
非イオン界面活性剤として、多価アルコールアルキレンオキシド付加物と脂肪酸とのエステル化物、又は、多価アルコール脂肪酸エステルのアルキレンオキシド付加物を、０．５〜１０重量％の割合において含有する、
ことを特徴とする金属加工用ＳｉＣ分散油。 A SiC dispersion oil for metal processing in which SiC fine powder is blended with mineral oil and / or synthetic oil as a base oil,
One of a as an inorganic dispersing agent, a) an organic sepiolite, and b) an organic bentonite or hydrophobic silica mosquito, which contain at a rate of 0.5 to 20 wt%, and was selected as the inorganic dispersant Occupies a proportion of 20 to 80% by weight with respect to the total amount of the inorganic dispersant,
As a nonionic surfactant, an esterified product of a polyhydric alcohol alkylene oxide adduct and a fatty acid, or an alkylene oxide adduct of a polyhydric alcohol fatty acid ester is contained in a proportion of 0.5 to 10% by weight.
SiC dispersion oil for metal processing characterized by this.
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